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邊坡穩定評估分析方法研究進展
智能邊坡穩定評估方法是基于神經網絡評估方法的發展，以下是小編搜集整理的一篇探究邊坡穩定評估分析方法的論文范文，歡迎閱讀借鑒。
我國是一個地質災害頻發的國家，每年由于地質災害對人民群眾財產造成了嚴重的損失，而在眾多地質災害中滑坡是最主要的一個方面，因此本文有必要對邊坡穩定性進行比較深入的研究和分析，希望能夠對巖石工程的廣大學者和設計人員起到借鑒作用。
1、邊坡穩定性分析評估方法
1.1定性分析方法
此方法根據對邊坡的歷史形成進行分析來推斷邊坡的未來發展狀況，分析邊坡的主要力學原理，包括以下方法：
1.1.1圖解法。投影圖法是應用赤平極射投影理論，比較常用的有實體比例投影圖和赤平極射投影圖，應用于巖體穩定性的計算。
1.1.2自然歷史分析法是對巖坡形成過程中各種毀壞狀況和穩定性的影響因素以及邊坡發育的地質因素進行研究，掌握邊坡發展狀況，對邊坡的整體狀況進行判斷和預測。邊坡工程數據庫是一種計算人工實坡、自然斜坡的計算機應用軟件，在其基本原理上又發展出了專家系統和工程類比法等。
1.2定量分析方法
定量分析方法有確定性分析法和不確定性分析法。
確定性分析法包含極限平衡分析法及數值分析法;不確定性分析法包含可靠度分析法、灰色系統評價法及模糊綜合評價法。
1.2.1極限平衡分析法。極限平衡分析法是將有脫離趨勢的巖體劃為小塊體，通過這些小塊達到靜力平衡時所要求的巖體抗力，求得穩定性安全系數，建立平衡方程的分析方法。大概包含不平衡推力法、滑楔法等。此方法經歷了二維空間和三維空間的兩個階段，把地震等其他因素的影響也包含在內，建立了錨固巖體邊坡的滑體計算模型。
1.2.2數值分析法。數值分析法在邊坡穩定性分析研究中已經應用得非常廣泛，將應用數學和計算機技術相結合產生了可喜的研究成果，例如邊界元法、數值流行法、離散元法、非連續變形分析法。這些方法把巖體內部力的關系變化考慮在內，建立數學模型尋找邊坡穩定性的可行性方案。
邊界元法應用顯式時間差分法求解動力平衡方程，分析巖體的開挖穩定問題;康德在20世紀80年代研究出了FLAC法，將其程序化和實用化。
數值流行法是應用流行分析中的有限覆蓋系統原理和最小位能原理為依據，解決不連續介質的開裂、錯位等大適變形的力學問題。
離散元法的原理是應用牛頓運動定律，利用動態松弛法解平衡方程，適用于非線性變形和物理場影響下動力穩定問題。
非連續變形分析法建立新的DDA分析模型，廣泛應用于空間三維問題的解決，結合了邊界元和離散元二者的優點得到了廣泛的應用。
1.2.3可靠度分析法。常用于邊坡建造的可靠度分析法有一次一階矩陣法、驗算點法(改進的一次一階矩陣法)、蒙特卡羅法等;其分析原理是把巖體的負載、性質、破壞機制、地下水等不確定因素當作計算模型，應用結構工程可靠性理論，根據邊坡的實際狀況，用破壞概率和可靠指標來評估邊坡的安全性。但是此方法還處于理論的起步階段，有待進一步的完善。
1.2.4灰色系統評價法�；疑到y理論是數理統計和控制論相結合，研究部分信息明確、部分信息不明確的信息系統即灰色系統;應用灰色矩陣、灰色方程等來刻畫系統的內在的客觀規律。假設影響邊坡穩定性的所有因素所組成的系統為灰色系統，就可應用灰色關聯度原理評價來評價邊坡的穩定性，確定影響邊坡穩定性因素的程度，進一步運用多因素疊加評估法檢測這種非線性影響因素下的邊坡穩定性。該方法簡單直觀，可操作性強。1.2.5模糊綜合評價法。模糊綜合評價法是運用模糊數學的評價方法將定性評價轉換為定量評價，是對多種因素影響下做出的總體評價，建立模糊評價指標，構建評價矩陣進而進類別評價。其方法為多變量、多影響因素的邊坡穩定性分析方法提供了一種有效的手段，以邊坡穩定性等級分類的指標來判斷出邊坡的穩定性能。不足之處是帶有主觀經驗性的判斷來分配權數，全部的影響要素沒有包括進來。
2、近年來比較前沿的邊坡穩定評估方法
2.1突變理論在邊坡穩定評估中的應用
突變理論是一門非線性的跨學科研究，在巖石力學界已經得到了廣泛的應用，其目標是探索大自然中的復雜性。其基本原理是用極少的可控制的變量來預測系統的數學模型，應用比較廣泛的突變模型是尖點突變。
2.2反分析法對邊坡穩定性評估中的應用
反分析是假設滑坡未滑動時的狀態為極限平衡狀態，令穩定性系數為1,建立平衡方程求解抗剪強度。
圓弧形滑動面的平衡方程為：【1】
2.3基于優化智能的邊坡穩定評估方法
智能邊坡穩定評估方法是基于神經網絡評估方法的發展，通過收集工程實施過程中的數據，建立樣本，分析影響邊坡穩定性的因素，再通過神經網絡進行分析實現，其流程圖如圖1所示：【2】
3邊坡穩定性評估方法的發展趨勢
從系統論的角度研究邊坡穩定性是未來邊坡穩定性評估的一個方向，該理論把邊坡和其周圍的環境看成一個大系統，控制各個子系統之間的聯系來分析邊坡失穩的機理特征。各種評估預測方法相結合，利用專家經驗、理論分析、數值計算、模擬實驗等建立一套完整的人工智能評估預測系統將是國內外學者、專家共同努力的目標，這在西方發達國家已經取得了可喜的成果，我國屬于剛起步階段，應該抓緊對這方面的研究和實踐。
由于邊坡穩定性研究是一項系統的工程，任何單一的方法都不能解決邊坡工程中所有的問題，各方法之間要相互取長補短、綜合應用。應利用計算機形成智能評價系統，是未來發展的一個趨勢。
4、公路邊坡穩定性的分析研究
4.1公路邊坡穩定性分析的必要性
邊坡穩定性的研究在公路學科早已有之，一直作為巖土工程的研究內容。之前由于公路路基窄、開挖不深、公路等級差等原因，邊坡穩定性對公路影響不大。隨著公路等級的提高、交通事業的發展，高等公路的修建日益增多，公路邊坡的損壞對生態壞境和經濟造成了不可估量的損失，因此公路邊坡穩定性的分析勢在必行。
4.2公路邊坡穩定性的內涵
公路邊坡是指有切斜坡面的坡體，由于坡面的切斜，在外力和地球引力的作用下，坡體從高處向低處脫落的傾斜，若坡體某個面的移動的力超過坡體抵抗這種力，則邊坡失去穩定;若小于這個力，則認為坡體穩定。衡量坡體穩定的指標是坡體穩定安全性系數。在公路建設中常見的兩類邊坡滑動是地質條件改變產生的天然滑坡和人工填筑和開挖的邊坡滑動。
4.3應用于公路邊坡穩定性的計算方法和理論
4.3.1工程地質類比法。類比法就是將某一事物某一方面的性質和另一事物進行比較，運用另一事物的正確或者謬誤來推理分析自身正確與否的一種分析方法。
此方法需要收集大量邊坡以及所在地區的地質資料，把以前邊坡工程的實施經驗與現存邊坡所掌握的巖石性質、結構、地理環境、變形要素和發展階段等方面的相似性進行類比，評估出此邊坡工程在穩定性能和發展趨勢方面的性質，此方法以大量的實際經驗為依據，使用中小邊坡穩定性的評估分析。根據實際經驗總結以下條件的存在對邊坡穩定性有不利影響：(1)坡邊和相鄰地域有崩塌、滑坡等不良地質現象;(2)坡面與軟弱結構面傾斜一致或者有小于45°的夾角。
4.3.2物理模型法。所謂物理模型法是以理想的物理對象為研究對象，而這些對象往往是在特定的抽象條件下，通過對這些特定條件下的理想模型進行理想化的實驗，運用邏輯推理方法對模型的性質進行推斷評估。此方法是一種發展比較早、形象直觀、廣泛應用于公路邊坡的穩定性分析法，包含著地質力學、光彈模型試驗、底摩擦試驗等方法，能形象地模擬出邊坡土體的變形破壞機制、邊坡土體的分布以及應力分布。
5、結語
由于邊坡系統存在著很大的不確定性，這種不確定性不僅是影響邊坡穩定的自然條件因素，而且更為重要的是在對邊坡穩定性評估的過程中統計推斷和建立模型等導致的不確定性，因此要對各種評估模型進行進一步研究。
參考文獻
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